[发明专利]一种高性能水基聚合物钻井液体系

说明书

本发明涉及一种高性能水基聚合物钻井液体系，主要应用于石油钻探行业，强抑制阳离子聚合物钻井液体系，主要含有四种特征处理剂：阳离子聚合物包被剂，阳离子聚合物抑制剂、降滤失剂和润滑剂，该体系同时还包含构成水基钻井液体系的其它助剂，例如膨润土、增粘剂、加重剂、消泡剂、pH值调节剂、封堵剂等，余量为水。本发明配制的钻井液体系具有较强抑制性，同时具有良好的流变性能、润滑性和抗高温性能，可用于页岩气水平井水平段的钻井作业。

技术领域

本发明涉及一种具有强抑制性的阳离子聚合物水基钻井液体系，主要应用于目前石油钻探中钻井液的配制和制备，属于石油钻探钻井液技术领域。

背景技术

井壁稳定问题一直是泥页岩含量高、水敏性地层钻井中的一个技术难题。尤其是在水平井、大位移井钻井中，井壁问题尤为特出，水平井、大位移井钻井对钻井液性能要求：强抑制、低摩阻。

目前国内外通常使用的水基钻井液体系，使用的几乎全是阴离子型处理剂，这些处理剂本身带有很强的阴离子基团，大多是将粘土分散在水中形成的负电荷分散体系，粘土颗粒的分散依靠其本身的晶体结构中存在着过量的负电荷。其主要作用机理就是增加粘土颗粒的负电荷，强化这种负电水化效应，增加粘土颗粒表面水化膜厚度，以达到稳定胶体的目的。但这种负电性水基钻井液体系对于井壁和地层中的粘土矿物来讲，是一种不利因素。因为，凡是能使钻井液中粘土分散的因素也必然导致井壁和地层中粘土矿物的水化、膨胀和分散，造成井壁失稳，导致井壁垮塌、卡钻等复杂情况的发生。

目前现用的水基钻井液体系抑制性及钻井液体系的整体性能能够满足大多数地层钻井的需求。但是在大段的泥页岩地层（页岩气井水平段），地层水敏性强，地层水化膨胀特别厉害，现有一些水基钻井液体系钻井时就显得抑制性能不足，钻井时容易出现井壁失稳等复杂情况。因此，经常选择油基钻井液体系。但油基钻井液体系存在环保型性能差、成本高的缺陷。因此迫切需要开发抑制性强的水基钻井液体系 代替（部分代替）油基钻井液体系。

为了提高钻井液体系的抑制性，抑制粘土分散、稳定井壁，必须在钻井液中加入阳离子型的处理剂来减少钻井液体系负电性。目前通常的做法是在现有的阴离子型钻井液体系中添加一、两种阳离子型物质，但当钻井液中其它性能用阴离子型处理剂控制时，体系中的阳离子基团已经被抵消所剩无几，其抑制性能也大为减弱。因此迫切需要开发抑制性强的水基钻井液体系代替或者部分代替油基钻井液体系和现有阴离子型钻井液体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有强抑制性阳离子聚合物水基钻井液体系，旨在以水基钻井液体系的环保型、低成本来实现油基钻井液体系钻井的安全性、快速性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现的：一种高性能水基聚合物钻井液体系，包含：阳离子聚丙烯酰胺类聚合物包被剂，阳离子聚合物抑制剂、降滤失剂、润滑剂、粘土、加重剂、消泡剂、pH值调节剂、封堵剂和水，该体系中各组分的重量百分比为：粘土：2～4%；阳离子聚合物包被剂：0.1～5.0%；阳离子聚合物抑制剂：0.1～5.0%；降滤失剂：0.3～5%；润滑剂：0.5～15%；封堵剂：0～5%；PH调节剂：0～0.6%；消泡剂：0～0.5%；加重剂：0～70％；杀菌剂：0～0.5%，余量为水。

一般地，所述的阳离子聚丙烯酰胺类聚合物，平均分子量控制在20-500万，阳离子度控制在2-20%。

阳离子聚丙烯酰胺平均分子量为30-100万，阳离子聚丙烯酰胺类聚合物中含有阳离子基团为：丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）、丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯（DA）、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）中的一种或几种。

所述阳离子聚合物抑制剂为水溶性胺基聚醚类物质，数均分子量在100-1000。

所述水溶性胺基聚醚类物质为NH系列聚胺抑制剂（为市售产品，南化集团研究院生产）。